【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及碳化硅晶体制备领域，特别涉及一种碳化硅晶体扩径生长装置及碳化硅晶体扩径生长方法。
技术介绍
1、在过去的几十年中，半导体材料在电子和光电子器件领域的应用已经取得了巨大的成功。其中，碳化硅(sic)作为一种宽带隙的半导体材料，因其优异的物理和化学性质，如高熔点、高硬度、优良的导热性和电学性能等，而备受关注。尤其是，碳化硅在高温、高压、高频以及抗辐射等极端环境下的优异表现，使其在电力电子、光电子、航空航天、军事等领域具有广泛的应用前景。
2、然而，由于碳化硅单晶的生长过程复杂，实现高质量、大尺寸的碳化硅单晶生长一直是科研人员努力的目标，开展碳化硅单晶生长扩径研究具有重要的科学意义和实际应用价值。
3、目前碳化硅晶体扩径生长的过程中，碳化硅晶体的边缘与扩径石墨装置内壁夹角处会积聚过多的生长气氛，生长气氛过饱和后容易析出多晶碳化硅，从而使晶体质量劣化，对碳化硅晶体进一步扩径生长形成阻碍，导致扩径失败。
技术实现思路
1、本专利技术为解决上述技术问题，提供一种碳化硅晶体扩径生长装置及碳化硅晶体扩径生长方法。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种碳化硅晶体扩径生长装置，包括：
3、石墨坩埚、硬质石墨环、石墨扩径装置、石墨托；
4、所述石墨坩埚用于盛放碳化硅原料，所述石墨坩埚具有石墨坩埚盖板；
5、所述硬质石墨环固定于所述石墨坩埚内侧壁；
6、所述石墨扩径装置设置于硬质石墨环上方；
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8、其中，所述石墨扩径装置包括多孔石墨扩径环和硬质石墨扩径环，所述多孔石墨扩径环和硬质石墨扩径环依次间隔且同轴堆叠，所述石墨扩径装置的横截面直径在远离所述碳化硅籽晶的方向上逐渐增大。
9、可选的，所述多孔石墨扩径环具有弯折的坡度结构。
10、可选的，所述多孔石墨扩径环的孔隙率沿所述石墨扩径装置的轴向且远离所述碳化硅籽晶的方向依次降低或者所述多孔石墨扩径环的孔隙率相同。
11、可选的，所述多孔石墨扩径环的厚度相同或者所述所述多孔石墨扩径环的厚度沿所述石墨扩径装置的轴向且远离所述碳化硅籽晶的方向依次降低。
12、可选的，所述多孔石墨扩径环的孔隙率的范围为20％-60％，所述多孔石墨扩径环镀有碳化钽涂层。
13、可选的，所述多孔石墨扩径环和硬质石墨扩径环之间紧密连接，所述多孔石墨扩径环的厚度范围为0mm～2mm，所述硬质石墨扩径环的厚度范围为5mm～～15mm。
14、可选的，所述石墨硬毡填充于所述坩埚与石墨扩径装置之间的空隙。
15、本专利技术实施例还提供一种碳化硅晶体扩径生长方法，采用上述任意一项所述的一种碳化硅晶体扩径生长装置，包括：
16、将碳化硅原料填入所述碳化硅晶体扩径生长装置的石墨坩埚内；
17、将固定有碳化硅籽晶的石墨托设置在石墨扩径装置上，并关闭石墨坩埚盖板；
18、加热所述石墨坩埚，使得所述碳化硅原料升华，所述碳化硅晶体扩径生长装置内产生的生长气氛，由所述碳化硅籽晶的表面沿所述石墨扩径装置轴向进行碳化硅晶体生长，其中，多孔石墨扩径环在前期生长气氛过量时及时排气，生长后期生长气氛不足时减少排气量，最终得到碳化硅晶体。
19、可选的，所述石墨坩埚中心碳化硅晶体生长的径向温度梯度范围为0.5℃/mm～2℃/mm。
20、可选的，所述碳化硅晶体生长的温度范围为2100℃～2300℃，所述碳化硅晶体生长的压力范围为2mbar～10mbar，所述碳化硅晶体生长的时间范围为100h～200h。
21、综上所述，本专利技术的优点及有益效果为：
22、本专利技术提供一种碳化硅晶体扩径生长装置碳化硅晶体扩径生长方法。包括具有多孔石墨扩径环和硬质石墨扩径环的石墨扩径装置，所述多孔石墨扩径环作为气道，用于在碳化硅晶体扩径生长的过程中释放掉积聚的生长气氛，所述多孔石墨扩径环既保证了排气的通畅性，又解决了所述碳化硅籽晶边缘生长的多晶阻碍碳化硅晶体扩径的问题，并且，沿所述石墨扩径装置的轴向且远离所述碳化硅籽晶的方向上，所述多孔石墨扩径环的孔隙率逐渐降低，从而控制石墨坩埚内的生长气氛，保证前期生长气氛过量时可以及时排出，生长后期生长气氛不足时减少排出量，从而提升所述碳化硅晶体的生长速率。
23、同时，在所述扩径装置周围设置有石墨硬毡作为保温材料，保持碳化硅晶体生长的合理的温度梯度。
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1.一种碳化硅晶体扩径生长装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种碳化硅晶体扩径生长装置，其特征在于，所述多孔石墨扩径环具有弯折的坡度结构。
3.如权利要求1所述的一种碳化硅晶体扩径生长装置，其特征在于，所述多孔石墨扩径环的孔隙率沿所述石墨扩径装置的轴向且远离所述碳化硅籽晶的方向依次降低或者所述多孔石墨扩径环的孔隙率相同。
4.如权利要求1所述的一种碳化硅晶体扩径生长装置，其特征在于，所述多孔石墨扩径环的厚度相同或者所述所述多孔石墨扩径环的厚度沿所述石墨扩径装置的轴向且远离所述碳化硅籽晶的方向依次降低。
5.如权利要求1所述的一种碳化硅晶体扩径生长装置，其特征在于，所述多孔石墨扩径环的孔隙率的范围为20％-60％，所述多孔石墨扩径环镀有碳化钽涂层。
6.如权利要求1所述的一种碳化硅晶体扩径生长装置，其特征在于，所述多孔石墨扩径环和硬质石墨扩径环之间紧密连接，所述多孔石墨扩径环的厚度范围为0mm～2mm，所述硬质石墨扩径环的厚度范围为5mm～～15mm。
7.如权利要求1所述的一种碳化硅晶体扩径生长
8.一种碳化硅晶体扩径生长方法，采用如权利要求1～7任意一项所述的一种碳化硅晶体扩径生长装置，其特征在于，包括：
9.如权利要求1所述的一种碳化硅晶体扩径生长方法，其特征在于，所述石墨坩埚中心碳化硅晶体生长的径向温度梯度范围为0.5℃/mm～2℃/mm。
10.如权利要求1所述的一种碳化硅晶体扩径生长方法，其特征在于，所述碳化硅晶体生长的温度范围为2100℃～2300℃，所述碳化硅晶体生长的压力范围为2mbar～10mbar，所述碳化硅晶体生长的时间范围为100h～200h。
...【技术特征摘要】
1.一种碳化硅晶体扩径生长装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种碳化硅晶体扩径生长装置，其特征在于，所述多孔石墨扩径环具有弯折的坡度结构。
3.如权利要求1所述的一种碳化硅晶体扩径生长装置，其特征在于，所述多孔石墨扩径环的孔隙率沿所述石墨扩径装置的轴向且远离所述碳化硅籽晶的方向依次降低或者所述多孔石墨扩径环的孔隙率相同。
4.如权利要求1所述的一种碳化硅晶体扩径生长装置，其特征在于，所述多孔石墨扩径环的厚度相同或者所述所述多孔石墨扩径环的厚度沿所述石墨扩径装置的轴向且远离所述碳化硅籽晶的方向依次降低。
5.如权利要求1所述的一种碳化硅晶体扩径生长装置，其特征在于，所述多孔石墨扩径环的孔隙率的范围为20％-60％，所述多孔石墨扩径环镀有碳化钽涂层。
6.如权利要求1所述的一种碳化硅晶体扩径生长装置，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑先明，徐所成，
申请(专利权)人：杭州乾晶半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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